JP3329410B2 - 難燃性ポリエステル繊維 - Google Patents

難燃性ポリエステル繊維

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は優れた難燃性をもち、耐
加水分解性の改良されたポリエステル繊維に関し、本発
明難燃性ポリエステル繊維は衣料用、インテリア、詰め
綿、不織布、産業資材用など種々の分野で利用される。
【0002】
【従来の技術】従来よりポリエステル繊維はその優れた
力学物性、易加工性から衣類、インテリア、詰め綿、不
織布、産業用資材等、様々な分野で使用されている。近
年の防災意識の高まりの中で各種素材に対する難燃化の
要求も強くなっており、ポリエステル繊維に関しても難
燃化のために様々な研究が行われている。例えば、ポリ
マー製造時に難燃剤を添加して共重合またはブレンドす
る方法、成型品の製造時に難燃剤を練り込む方法、さら
にはポリエステルからの成型品を後加工し、成型品の表
面あるいは内部までに難燃剤を付着あるいはしみこませ
る方法などが提案されており、繊維の場合にもこれらの
方法が用いられている。
【0003】上記の方法のうち、後加工により耐炎性を
付与する方法は、風合いが粗雑になったり、洗濯、摩擦
により難燃剤が脱落して性能が低下したりする欠点があ
る。また難燃剤を練り込む方法では、製造工程において
難燃剤の滲みだしがおこりトラブルを引き起こす原因と
なる。それに対しポリマー製造時に難燃剤を共重合させ
る方法では上述したような欠点を克服でき、最も工業的
価値が高いものである。この難燃剤を共重合する方法と
しては、これまでにも多くの方法が提案されており、例
えば特公昭49−22958号公報にはリン化合物とし
てリン酸エステルをポリエステルに共重合することが開
示されているが、目的とする耐炎性を付与させる量まで
リン化合物を配合すると、3次元化によりポリエステル
のゲル化を生じるために、繊維にしたときの物性が著し
く低下する。また特公昭36−21050号、特公昭3
8−9447号公報に記載の方法では、リン化合物とし
てホスホン酸またはホスホン酸エステル類を用いている
が、ポリマー製造時にリン化合物の飛散が多く、目的と
するリン量を配合できない。こうした問題点を解決する
方法として特公昭53−13479号公報記載の方法で
はカルボキシホスフィン酸を共重合する方法が開示され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記カルボキシホスフ
ィン酸は上記したような3次元化や飛散といった問題も
なく、優れた難燃性をもつ繊維を得ることができるの
で、難燃性ポリエステルの製造原料としてはきわめて有
用な化合物である。しかし、ポリエステル主鎖中に下記
化2で示される結合が導入されるため、耐加水分解性が
悪化し、特に染色工程で糸の強度が低下するという問題
があった。本発明は、前記難燃性ポリエステル繊維にお
ける耐加水分解性の悪化を改善することを課題とするも
のである。
【0005】
【化2】
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために種々のカルボキシホスフィン酸をポリ
エステルに共重合し、その耐加水分解性を検討した結
果、下記一般式化3で示されるカルボキシホスフィン酸
およびその誘導体の中でも、R1 に炭素原子数が4以上
である分岐したアルキル基または芳香族基をもつカルボ
キシホスフィン酸およびその誘導体を用いた場合に耐加
水分解性が改良された繊維を得ることが出来るのを見い
だし、ついに本発明を完成するに到った。
【化3】 (但し、式中R1 は炭素原子数4以上の分岐したアルキ
ル基または芳香族基、R2 、R3 は水素原子または炭素
原子数1〜6の1価の有機基またはヒドロキシル基を有
する有機基で互いに同じでも違っていてもよい。また、
Aは2価または3価の有機残基を表す。)
【0007】すなわち本発明は、主たる構成単位がエチ
レンテレフタレートであって、下記一般式化4で示され
るリン含有構造をリン元素として0.5〜4.0重量%
含むことを特徴とする難燃性ポリエステル繊維である。
【化4】 (但し、式中R1 は炭素原子数4以上の分岐したアルキ
ル基または芳香族基である。また、Aは2価または3価
の有機残基を表す。)
【0008】本発明の難燃性ポリエステル繊維は、耐加
水分解性が下記式数1を満足することが望ましい。
【数1】 (但し、%B.B.60は130℃の純水中に60分間浸
漬したときのエステル結合の切れる割合を示し、浸漬前
の固有粘度を〔η〕i 、浸漬後を〔η〕f としたとき下
記式数2で求められる。なお固有粘度はフェノール/
1,1,2,2−テトラクロロエタンの混合溶媒(重量
比3/2)中30℃で測定した値を用い、数1において
Pはポリマー中のリン元素の含有量(重量%)を示
す。)
【0009】
【数2】
【0010】以下本発明を詳細に説明する。まず本発明
の繊維に難燃剤として用いられるリン化合物としては、
(2−カルボキシエチル)フェニルホスフィン酸、(2
−カルボキシエチル)−tert,ブチルホスフィン
酸、(2−カルボキシエチル)1,1−ジメチルヘキシ
ルホスフィン酸、(2−カルボキシエチル)ナフチルホ
スフィン酸、(2−カルボキシエチル)トルイルホスフ
ィン酸、(2−カルボキシエチル)2,5−ジメチルフ
ェニルホスフィン酸、(2−カルボキシエチル)シクロ
ヘキシルホスフィン酸、(2−カルボキシエチル)−4
−クロロフェニルホスフィン酸、(4−カルボキシフェ
ニル)フェニルホスフィン酸、(3−カルボキシフェニ
ル)フェニルホスフィン酸、カルボキシメチルフェニル
ホスフィン酸、カルボキシメチルナフチルホスフィン酸
およびそれらの低級アルコールエステル、低級アルコー
ルジエステル、環状無水物などが挙げられる。
【0011】前記カルボキシホスフィン酸のエステルを
形成する低級アルコールとしては、メタノール、エタノ
ール、ブタノール、エチレングリコール、ブタンジオー
ル、フェノール等が挙げられ、(2−メトキシカルボニ
ルエチル)フェニルホスフィン酸、(2−エトキシカル
ボニルエチル)トルイルホスフィン酸エチル(4−メト
キシカルボニルフェニル)フェニルホスフィン酸メチル
等を形成する。
【0012】本発明において、前記リン化合物はポリエ
ステルの製造時に添加されるが、その添加時期は、エス
テル化工程初期から、初期縮合後期までの任意の段階で
添加され、副反応の抑制、反応機台の腐食の問題などの
面からエステル化工程の後期から初期縮合初期に添加す
るのが好ましい。添加の形態は粉体、溶液、溶融状態な
ど種々採用できるが、工程上、ポリエステルを構成する
ジオールに溶解して添加するのが最も有利である。
【0013】これらのリン化合物はポリマー中のリン元
素量が500〜40000ppmとなるように添加され
る。好ましくは1000〜10000ppmである。リ
ン化合物の量がこの範囲より少ない場合には充分な難燃
性能を発現せず、また逆に多い場合には、ポリエステル
本来がもつ物理的性質を損なうだけでなく、ポリエステ
ル繊維を製造する際の操業性も低下するので好ましくな
い。
【0014】本発明において主たる構成単位がエチレン
テレフタレートであるポリエステルとは、反復構成単位
の70モル%以上がエチレンテレフタレートであり、原
料成分としてはテレフタル酸またはテレフタル酸ジメチ
ルとエチレングリコールまたはエチレンオキサイドであ
る。共重合成分としては前記一般式化3で示したリン化
合物を用いるが、その他にも、本発明の効果を損なわな
い範囲において、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジ
カルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸等の芳
香族ジカルボン酸およびそれらの誘導体、アジピン酸、
セバシン酸、アゼライン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸
等の脂肪族ジカルボン酸およびそれらの誘導体、トリメ
チレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペ
ンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジオール等
のグリコール、p−ヒドロキシ安息香酸などのオキシカ
ルボン酸およびその誘導体、またはこれらの混合物を用
いることも可能である。
【0015】本発明において用いられる難燃性ポリエス
テルは、例えば以下の方法で製造される。一般式化3で
示されるリン化合物をテレフタル酸、エチレングリコー
ルと共に常圧または加圧下、200〜250℃でエステ
ル化反応を行い、さらに三酸化アンチモンを重合触媒と
して用いて、1mmHg以下の高真空下、250〜30
0℃で重縮合反応を行うことにより固有粘度0.5以上
のポリエステルを得る。さらに固相重合により1.0以
上の高重合度のポリマーを得ることも可能である。また
艶消し剤やカーボンブラック等の顔料、可塑剤、安定
剤、静電剤などを添加してもよい。
【0016】さらに上記ポリエステルを用いて繊維を製
造する方法としては従来公知の方法を採用することがで
き、紡糸速度は一般的に用いられる700〜2000m
/minあるいはPOY領域といわれる2000〜40
00m/minでもよい。用途により、仮撚、捲縮を施
してよく、繊維の断面形状も丸、三角、中空など自由で
ある。また他のポリエステル、ポリエチレン等との複合
紡糸も可能である。なお本発明難燃性ポリエステル繊維
は耐加水分解性が前記数1で示される範囲であることが
望ましい。耐加水分解性が上式の範囲より大きいと、染
色等の後工程通過時に繊維あるいは布帛としての強度が
低下し、工程通過性が悪くなったり、製品の特性を損な
うので好ましくない。
【0017】
【作用】以上詳述したように本発明は、カルボキシホス
フィン酸を難燃剤として用いることにより優れた難燃性
能を有し、かつその構造を前記一般式化3で示される化
合物に限定することにより、耐加水分解性も改善された
難燃性ポリエステル繊維である。耐加水分解性が改善さ
れた理由としては、リンに結合している置換基としてフ
ェニル基のような嵩高い有機基を選択することにより、
立体障害によって水のリン原子への求核攻撃を阻害する
ためと考えられる。
【0018】
【実施例】以下に実施例を用いて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。なお実施例中、部とあるのは重量部を、%とあるの
は重量パーセントを意味する。固有粘度はフェノール/
1,1,2,2−テトラクロロエタン混合溶媒中(重量
比3:2)30℃で測定した値より求めたものである。
また難燃性はJISL−1091D法に準じて評価し
た。耐加水分解性は130℃の純水中、加圧下で60分
間処理し、処理前後の固有粘度の変化から前記数4に示
す式に従って評価した。
【0019】実施例1 撹拌機、蒸留塔、圧力調整器をそなえたステンレス製オ
ートクレーブにテレフタル酸1236部、(2−カルボ
キシエチル)フェニルホスフィン酸62部と1055部
のエチレングリコールを仕込み、さらに三酸化アンチモ
ンを0.55部、トリエチルアミン11部を加えて23
0℃、ゲージ圧2.5kg/cm2 でエステル化に生成
する水を逐次除去しながら2時間エステル化反応を行っ
た。続いて1時間で系の温度を275℃まで昇温して、
この間に系の圧力を徐々に減じて0.1mmHgとし、
この条件下で2時間重縮合時間を行った。得られたポリ
マーの〔η〕は0.64でリン含有量は5900ppm
であった。このポリマーを常法により、紡糸、延伸して
得た糸の接炎回数は5回で耐加水分解性を表す尺度であ
る%B.B.60/Pは0.7であった。
【0020】実施例2〜7.比較例1〜3. 実施例1において(2−カルボキシエチル)フェニルホ
スフィン酸62部の代わりに表1に示す難燃剤を用いて
ポリマーを合成し、紡糸、延伸して耐加水分解性を測定
した。その結果を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】前記表1より明らかなように、本発明難
燃性ポリエステル繊維は、優れた難燃性を有するととも
に、耐加水分解性も非常に優れているので、その用途展
開が飛躍的に広がり、産業界に寄与すること大である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−82392(JP,A) 特開 平2−127517(JP,A) 特開 昭53−63495(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D01F 6/84 306 C08G 63/692

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主たる構成単位がエチレンテレフタレート
    であって、下記一般式化1で示されるリン含有構造をリ
    ン元素として0.5〜4.0重量%含むことを特徴とす
    る難燃性ポリエステル繊維。 【化1】 (但し、式中R1 は炭素原子数4以上の分岐したアルキ
    ル基または芳香族基である。また、Aは2価または3価
    の有機残基を表す。)
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KR100687047B1 (ko) * 2006-03-17 2007-02-26 주식회사 효성 카페트용 폴리에틸렌테레프탈레이트 벌키 연속 필라멘트의제조방법
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